多波束测深系统是一种具有高效率、高精度和高覆盖率的海底地形测量技术。它以传统的单波束测深技术为基础,并利用水下换能器阵列的波束形成技术,能够在水下形成多个不同角度的探测波束,从而实现条带式的探测。因此,多波束测深系统特别适合大面积的水下勘测。目前,多波束测深产品种类繁多,但在测深原理上都属于利用单一频率声脉冲的回波探测技术,在算法上主要分为基于幅度和基于相位的测深两大类。这类传统的多波束测深技术受海洋环境噪声、多径效应等干扰较大,并且不能精确估计第一回波的到达时间;此外,和传统的脉冲探测法一样,存在着距离分辨力与测距范围之间的矛盾。为了克服这些问题,并进一步提高水下多波束测深的精度,本文通过引入陆地扩频测距技术,提出了一种基于换能器阵列的多波束跳频测深系统和方法,并对该方案进行了理论研究及实验仿真。本文主要工作有:首先,对水下多波束测深技术进行了分析,包括多波束测深的基本原理、系统结构、波束形成、测深算法和数据修正技术。其中,重点研究了传统多波束测深技术所使用的波束形成技术和测深算法。其次,详细阐述了本论文的研究重点,即基于换能器阵列的多波束跳频测深技术原理。通过将陆地跳频技术引入水下多波束测深,再结合DFT宽带波束形成和基于STFT的回波TOA估计算法,充分利用回波信号携带的频率和幅度信息,实现多路回波的分离,并精确推算波束中心指向下的回波到达时间。本文给出了系统的整体结构和运行模式以及所涉及的关键算法,从理论上论证了系统的可行性和性能优点。最后,通过仿真实验搭建了海底回波模型,并在该模型中,对传统多波束测深算法和本文提出的多波束跳频测深算法进行了对比分析,研究了不同参数对各种测深算法的影响。结果表明,多波束跳频测深技术确实能够有效克服传统多波束测深方法的缺陷,准确估计波束指向下的跳频回波到达时间,实现精确度更高的水下地形测量。